SU1371979A1 - Slag-forming mixture for steel-melting process - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области черной металлургии, а именно к выплавке стали в агрегатах с основной футеровкой. Целью изобретени   вл етс  повышение качества металла, увеличение стойкости огнеупорной футеровки и выхода жидкого металла, а также сокращение длительности плавки. Шла- кообразующа  смесь дл  сталеплавильного производства содержит, мас.%: доломит 18-27, материалы, содержащие оксиды железа (конвертерна  пьшь или окалина, или шлам мартеновских печей) 55-64, графит 3-7 и основной сталеплавильный шлак 11-15. Применение шихты позвол ет повысить качество металла за счет снижени , (-одержани  серы па 14-36%, фосфора на 14-24% и неметаллических включений на 16-36Z, увеличить стойкость огнеупорной футеровки на 5-9%, увеличить выход жидкого металла на 2-4%. 4 табл. S слThe invention relates to the field of ferrous metallurgy, namely to steelmaking in aggregates with a base lining. The aim of the invention is to improve the quality of the metal, increase the durability of the refractory lining and the yield of liquid metal, as well as reduce the duration of melting. Slag-forming mixture for steelmaking contains, in wt.%: Dolomite 18-27, materials containing iron oxides (converter or scale, or sludge from open-hearth furnaces) 55-64, graphite 3-7 and main steelmaking slag 11-15. The use of the charge improves the quality of the metal by reducing, (sulfur content by 14-36%, phosphorus by 14-24% and non-metallic inclusions by 16-36Z, increase the resistance of the refractory lining by 5-9%, increase the yield of liquid metal by 2-4%. 4 tables. S cl

Description

со with

со with

соwith

113113

Изобретение относитс  к черной металлургии, а именно к выплавке стали в агрегатах с основной футеровкойFIELD OF THE INVENTION The invention relates to ferrous metallurgy, namely to steelmaking in aggregates with main lining.

Цель изобретени  - повьшение качества металла, увеличение стойкости огнеупорной футеровки и выхода жидкого металла, а также сокращение длительности плавки.The purpose of the invention is to improve the quality of the metal, increase the durability of the refractory lining and the output of the liquid metal, as well as reduce the duration of melting.

Шлакообразующа  смесь содержит доломит, материал, содержащий оксиды железа (конвертерна  пыли или окалина , или шлам мартеновских печей), графит и основной рециркул ционный шлак при сле ;ую1дем соотношении компонентов , мае,%:Slag-forming mixture contains dolomite, a material containing iron oxides (converter of dust or scale, or sludge of open-hearth furnaces), graphite and the main recirculating slag at the next;% ratio of components, May,%:

Доломит18-27Dolomite18-27

Материал, содержащий оксиды железа (конвертерна  пыль или окалина, или шлам мартеновских печей) 55-64 Графит3-7Material containing iron oxides (converter dust or scale, or sludge from open-hearth furnaces) 55-64 Graphite3-7

Основной сталеплавильный шлак 11-15 Повышение качества материала осуществл етс  за счет снижени  концентрации вредных примесей (серы, фосфора ) , газов и неметаллических включений путем активного формировани  uuia ковой фазы с оптимальными значени ми физико-химических свойств и увеличени  поверхности контакта металла со шлаком. Оптимальные значени  физико- химических свойств и состава шлака, высока  скорость его формировани  обуславливают также увеличение стойкости огнеупорной футеровки, выхода ж}щкого металла, сокращение длительности плавки. Снижение себестоим.-пти стали происходит за счет выведени  из состава шихты дорогого и /- фицит- ного боксита и плавикового шпата, уменьшени  расхода извести (и- вест- н ка).The main steelmaking slag 11-15 Improving the quality of the material is accomplished by reducing the concentration of harmful impurities (sulfur, phosphorus), gases and non-metallic inclusions by actively forming the uuia phase with optimal physicochemical properties and increasing the metal-slag contact surface. The optimal values of the physicochemical properties and composition of the slag, the high rate of its formation also determine the increase in the durability of the refractory lining, the yield of liquid metal, the reduction in the duration of melting. The cost reduction of steel became due to the removal of expensive and / - ficitous bauxite and fluorspar from the composition of the charge, reducing the consumption of lime (limestone).

Использование доломита в указанных пределах способствует формированию печного ш-пака с оптимальными значени ми физико-химических свойств Вводимое количество зтого материала способствует получению легкоплавких шлаков с относительно низкими значени ми температуры начала плавлени  и в зкости, глубин проникновени  магнезиальных шлаков в поры огнеупо- ра меньше, также снижен интервал насыщени  печного шлака оксидом магни  из футеровки сталеплавильного агрегата . Использование доломита в коли9792The use of dolomite within the specified limits contributes to the formation of a furnace w-pack with optimal physicochemical properties. The input amount of this material contributes to obtaining low-melting slags with relatively low values of the initial melting temperature and viscosity, the depth of penetration of magnesian slags into the refractory pores less, The saturation interval of furnace furnace slag with magnesium oxide from the lining of the steelmaking unit is also reduced. Use of dolomite in coli9792

честве менее 18 мас.% приводит к снижению стойкости огнеупорной футеровки . Увеличение содержани  этого материала в составе шихты свьше 27 мас.% нецелесообразно, так как зат гиваетс  продолжительность периода шлакообразовани , металл переокисл етс , насыщаетс  газами из печкого пространства, шлаки получаютс  гетерогенные, тугоплавкие с высокой в зкостью, малореакционные, что соответственно снижает и качество материала , его выход, растет продолжи5 тельность плавки. Требовани  к доломиту должны соответствовать ОСТ.less than 18 wt.% leads to a decrease in the resistance of the refractory lining. An increase in the content of this material in the composition of the charge over 27 wt.% Is inexpedient, since the duration of the slag formation period is prolonged, the metal is re-oxidized, saturated with gases from the furnace space, slags are heterogeneous, refractory, highly viscous, low-reactive, which also reduces the quality its yield increases the duration of melting. Requirements for dolomite must comply with the EAST.

Интенсификаци  процесса ассимил - извести (известн ка), доломита и формирование активной по отношениюIntensification of the process of assimil - lime (limestone), dolomite and the formation of active

0 к вредным примес м шлаковой фазы с оптимальными значени ми физических характеристик (температуры солидуса, в зкости), обеспечивающей в итоге повышение качества металла, стойкос5 ти футеровки и сокращение длительности плавки, достигаютс  установленными пределами расхода материалов, содержащих оксиды железа (конвертерна , пыль или окалина, или шлам и т.п.),0 to harmful impurities of the slag phase with optimal values of physical characteristics (solidus temperature, viscosity), resulting in an increase in metal quality, lining resistance and shortening of the heat of melting, are achieved by the established limits of consumption of materials containing iron oxides (converter, dust or scale, or slime, etc.),

0 в составе предлагаемой шлакообразу- ющей смеси. Кроме того, такие материалы  вл ютс  дополнительным источником увеличени  выхода жидкого металла. В случае содержани  материалов менее 55 мас.% снижаетс  ско- рость ассимил ции извести (известн ка ) , доломита и формировани  шлака. Последний при этом имеет высокие значени  температуры начала плавлени , в зкости и степени гетерогенности,, что приводит соответственно к снижению качества и выхода жидкого металла , увеличению продолжительности плавки. При содержании свьш1е 64 мас.% снижаетс  стойкость огнеупорной футеровки , повышаетс  степень окислен- ности металлической и шлаковой фаз, что также негативно вли ет на качество вьтлавл емой стали.0 in the composition of the proposed slag-forming mixture. In addition, such materials are an additional source for increasing the yield of liquid metal. If materials are found to be less than 55% by weight, the rate of assimilation of lime (lime), dolomite and slag formation decreases. At the same time, the latter has high temperatures of the onset of melting, viscosity and degree of heterogeneity, which leads respectively to a decrease in the quality and yield of the liquid metal, an increase in the duration of melting. With a content of over 64 wt.%, The durability of the refractory lining decreases, the degree of oxidation of the metal and slag phases increases, which also adversely affects the quality of the alloyed steel.

Применение графита в составе пред0 лагаемой смеси направлено на снижение охлаждающего воздействи  со стороны материалов, содержащих оксиды железа, и разлагающегос  в процессе плавки доломита, а также он выполн 5 ет роль активного антиоксиданта. Кроме того, графит повьшшет стойкость шлаковой пены, что дополнительно предохран ет металл от насыщени  газами.The use of graphite in the composition of the mixture proposed is aimed at reducing the cooling effect of materials containing iron oxides and dolomite decomposing during the smelting process, and also serves as an active antioxidant. In addition, graphite will increase the resistance of the slag foam, which additionally prevents the metal from being saturated with gases.

00

5five

а при электродуговом процессе экранирует от длинных дуг стены печи, увеличива  срок их эксплуатации. При мартеновском процессе вспенивание шпака улучшает его удаление из сталеплавильной ванны, сокраща  продолжительность плавки. Графит увеличивает поверхность контакта шлакометал лической фазы, стабилизирует развити процесса шлакообразовани  по пути рафинировани  металла от серы, фосфора газов и неметаллических включений, повышает дополнительно выход жидкого металла за счет восстановлени  оксидов железа. При этом также увеличиваетс  стойкость футеровки, сокращаетс  продолжительность плавки и расшир етс  возможность увеличени  расхода стального лома при использовании указанной шихты в конвертерном процессе. Содержание графита менее 3 мас.% не устран ет охлаждающего воздействи  от использовани  материалов , содержащих оксиды железа, и доломита, процесс шлакообразовани  зат гиваетс , стойкость шлаковой пены падает, растет степень окисленнос ти металла и шлака. Отсюда неизбежно снижаетс  качество стали, падают выход жидкого металла и стойкость футеровки , увеличиваетс  длительность плавки. Содержание графита свыше 7 мас.% нецелесообразно, так как приводит к активно.му пенообразованию, преждевременному сходу шлака из печи потер м шихтовых материалов и металла . Графит по физико-химическим показател м должен соответствовать нормам ГОСТ.and during the electric arc process, shields the walls of the furnace from long arcs, increasing their service life. In the open-hearth process, foaming the spine improves its removal from the steelmaking bath, shortening the duration of the melt. Graphite increases the contact surface of the slag-metal phase, stabilizes the development of the slag-forming process along the path of refining the metal from sulfur, phosphorus gases and non-metallic inclusions, and increases the yield of the liquid metal due to the reduction of iron oxides. This also increases the durability of the lining, shortens the duration of smelting and expands the possibility of increasing the consumption of steel scrap when using the specified charge in the converter process. A graphite content of less than 3 wt.% Does not eliminate the cooling effect from the use of materials containing iron oxides and dolomite, the slagging process is delayed, the stability of the slag foam decreases, the degree of oxidation of the metal and slag increases. From here, the quality of steel inevitably decreases, the yield of liquid metal and the lining durability fall, the duration of smelting increases. The content of graphite over 7 wt.% Is inexpedient, since it leads to active foaming, the premature removal of slag from the furnace, the loss of charge materials and metal. According to physico-chemical parameters, graphite should comply with GOST standards.

Применение основного сталеплавильного шлака (конечных конвертерных, мартеновских, электродуговых) увеличивает усвоение доломита, скорость образовани  гомогенного высокоактивного печного шлака, повьш1ает вспенивание последнего, особенно интенсивно в присутствии графита, и соответственно поверхность его контакта с металлом. Основной сталеплавильный шлак,  вл  сь носителем корольков и оксидов железа, служит дополнительным источником увеличени  выхода жидкого металла в результате взаимодействи  с графитом. Кроме того, применение сталеплавильного шлака улучшает услови  удалени  печного шлака из сталеплавильной ванны в мартеновском и электродуговом процессах, что ве0The use of the main steelmaking slag (final converter, open-hearth, electric arc) increases the absorption of dolomite, the rate of formation of homogeneous highly active furnace slag, increases foaming of the latter, especially intensively in the presence of graphite, and, accordingly, the surface of its contact with the metal. The main steelmaking slag, being a carrier of corols and iron oxides, serves as an additional source for increasing the yield of liquid metal as a result of interaction with graphite. In addition, the use of steelmaking slag improves the conditions for the removal of furnace slag from the steelmaking bath in open-hearth and electric arc processes, which is

5five

00

ЬB

00

5five

00

5five

00

5five

дет к сокращению общей продолжительности плавки. В случае содержани  основного сталеплавильного шлака менее 11 мас.% снижаютс  скорость шлакообразовани , контактна  поверхность шлакометаллической фазы и соответственно рафинирующа  способность шлака, уменьшаютс  степень усвоени  и извлечени  железа из шлака, возрастает продолжительность плавки. Повышение содержани  основного сталеплавильного шлака (свьш1е 15 мас.%) неблагопри тно вли ет на ход шлакообразовани : энергичное вспенивание при избыточном количестве образуюше- гос  в данном случае печного шлака приводит к его раннему самопроизвольному скачиванию, что затрудн ет нормальное протекание технологического процесса, растут потери металла и шихтовых материалов, требуютс  дополнительные затраты на исправление такого печного шлака.to reduce the total duration of the heat. If the main steelmaking slag contains less than 11 wt.%, The rate of slag formation decreases, the contact surface of the slag-metal phase and, accordingly, the slag refining capacity, the degree of assimilation and extraction of iron from the slag decreases, the duration of smelting increases. The increase in the content of the main steelmaking slag (15% wt.%) Adversely affects the course of slag formation: vigorous foaming at an excessive amount of the furnace furnace slag, resulting in its early spontaneous download, which complicates the normal course of the process, increases losses metal and batch materials, additional costs are required to fix such furnace slag.

Пример. Провод т плавку в основной электродуговой печи. Расход шлакообразующей смеси составл ет А- 6 кг/т.Example. Melting is carried out in the main electric arc furnace. The consumption of the slag-forming mixture is A- 6 kg / ton.

в табл. 1 представлены варианты количественных составов шлакообразу- юшей смеси, которые были использованы на плавках: 1 и 2 варианты плавок соотт-етствуют граничным содержани м компонентов; вариант 3 - среднему содержанию; варианты А и 5 - отличным от предлагаемого состава; 6-9 - в составе смеси отсутствует один из компонентов предлагаемой шихты. В табл. 2 и 3 приведены данные по химическим составам материалов , содержащих оксиды железа, и основных сталеплавильных шлаков. В качестве известной смеси используют состав, мас.%: доломит 20; конвертерна  пыль 17,5; флюоритовый известн к 15; боксит 25; известн к 22,5. Выплавка стали с использованием предлагаемой смеси (табл. А) повышает качество металла за счет снижени  концентрации серы на 20-25 мас.%, фосфора на 16-20 мас.%, водорода нд 19-26 мас.%, неметаллических включений на 16-21 мас.%, кислорода на 32- 37 мас.%.in tab. Figure 1 shows the variants of the quantitative composition of the slag-forming mixture that were used in the bottoms: the first and second variants of the bottoms correspond to the boundary contents of the components; option 3 - medium content; options A and 5 - different from the proposed composition; 6-9 - in the composition of the mixture is missing one of the components of the proposed mixture. In tab. Figures 2 and 3 present data on the chemical composition of materials containing iron oxides and basic steelmaking slags. As a known mixture using the composition, wt.%: Dolomite 20; converter dust 17.5; fluorite limestone to 15; bauxite 25; known to 22.5. Melting steel using the proposed mixture (Table A) improves the quality of the metal by reducing the sulfur concentration by 20–25 wt.%, Phosphorus by 16–20 wt.%, Hydrogen nd 19–26 wt.%, Non-metallic inclusions by 16– 21 wt.%, Oxygen at 32- 37 wt.%.

Величина стойкости огнеупорной футеровки оцениваетс  по времени пропитки и растворени  огнеупорного образца в шлаке. Увеличение этого The durability of the refractory lining is estimated by the time of impregnation and dissolution of the refractory sample in the slag. Increase this

казател  в отличие от применени  известной шихты составл ет 9 мин. Выход жидкого металла также возрастает за счет снижени  количества магнитной фракции в шлаке на 2-3 мас.%. Сокращение периода плавлени  в электродуговой печи составл ет 10-15 мин. Значительна  роль в достижении положительного эффекта от использовани  предлагаемой шихты отводитс  шлаковой фазе, значени  температуры начала плавлени  которой, по сравнению с применением известной шихты, ниже на ЗО-ЗЗ С, а в зкость на 0,25-0,3 Н-с/м Кроме того, врем  плавлени  натурных шлаковых образцов сокращаетс  на 3- 4 мин. Последнее подтверждает положение о более высокой скорости формировани  шлаковой фазы в предлагаемой смеси.The coater, in contrast to the application of the known charge, is 9 min. The yield of liquid metal also increases due to a decrease in the amount of magnetic fraction in the slag by 2-3 wt.%. The shortening of the melting period in an electric arc furnace is 10-15 minutes. A significant role in achieving a positive effect from the use of the proposed mixture is given to the slag phase, the temperature of the initial melting point of which, compared to the use of the known mixture, is lower by 30–3.3 C, and the viscosity is 0.25–0.3 N-s / m In addition, the melting time of full-scale slag samples is reduced by 3-4 minutes. The latter confirms the position of a higher rate of formation of the slag phase in the proposed mixture.

В случае использовани  шихты с отличными от предлагаемых пределами расхода компонентов (плавки 4 и 5, табл. 1) не достигаетс  поставленна  цель (табл. 4): ухудшаетс  качество металла, снижаютс  стойкость футеровки и выход жидкого металла, увеличиваетс  длительность плавки. Применение флюсующих шихт плапок 4 и 5 не обеспечивает формирование шлаков с оптимальными значени ми физико-химических характеристик: состав 4 - шлаки избыточно жидкоподвижные, высока In the case of using the charge with different component consumption limits (melting 4 and 5, Table 1), the goal is not achieved (Table 4): the quality of the metal deteriorates, the lining durability decreases and the yield of liquid metal increases, the duration of melting increases. The use of fluxing charge plates 4 and 5 does not ensure the formation of slags with optimal values of physicochemical characteristics: composition 4 — slags are excessively liquid-mobile, high

19791979

степень окисленности шлакометалличес- кой фазы; состав 5 - шлаки гетерогенные , тугоплавкие, в зкие, поверхность контакта металла и шлака мала (в сравнении с плавками 1-3).the degree of oxidation of the slag metal phase; Composition 5 - heterogeneous, refractory, viscous slags, the surface of the contact of metal and slag is small (in comparison with melts 1-3).

При применении составов смесей по плавкам 6-9 (табл.1) поставленна  цель не достигаетс .When using mixtures for melts 6-9 (Table 1), the goal is not achieved.

10ten

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Шлакообразующа  смесь дл  сталеплавильного процесса, включающа  до- ломит и материал, содержащий оксиды железа (конвертерна  пыль или окалина , или пшам мартеновских печей), отличающа с  тем, что, с целью повьш1ени  качества металла, увеличени  стойкости огнеупорной футеровки и выхода жидкого металла, сокращени  длительности плавки, она дополнительно содержит графит и основной сталеплавильный шлак при следу- ющем соотношении компонентов, мас.%: Доломит18-27Slag-forming mixture for the steelmaking process, including dolomit and material containing iron oxides (converter dust or scale, or psham open-hearth furnaces), in order to improve the quality of the metal, increase the durability of the refractory lining and the yield of liquid metal, reduce the duration of smelting, it additionally contains graphite and the main steelmaking slag with the following ratio of components, wt.%: Dolomit18-27 Материал, содержапщй оксиды железа (конвертерна  пыль или окалина, или шламMaterial containing iron oxides (converter dust or dross or sludge мартеновских печей) 55-64 Графит .3-7Open-hearth furnaces) 55-64 Graphite .3-7 Основной сталеплавильный шлак11-15 Таблица 1.The main steel slag11-15 Table 1. 2929 6464 (Т)(T) аbut SS ц ю п) Нts yn) n